[發明專利]一種電輔助拉拔成形裝置

在審

• 申請號: 201910097356.4
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109821913A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 諶祺;宋玉元;韓小濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B21C1/04
• 分類號: B21C1/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

本發明公開了一種電輔助拉拔成形裝置，包括：模盒部件、脈沖電源發生裝置、卷筒部件和電機傳動裝置；模盒部件包括第一拉拔模芯和第二拉拔模芯，卷筒部件包括圓形轉盤；第一拉拔模芯的拉絲孔和第二拉拔模芯的拉絲孔的中軸線與圓形轉盤的一條切線相重合，工作時拉拔出的絲材纏繞在以設定速度逆時針旋轉的圓形轉盤上；圓形轉盤用于為絲材提供大小可調節的拉拔力，拉拔力的方向與第一拉拔模芯和第二拉拔模芯的拉絲孔的中軸線重合；脈沖電源單元用于為待拉拔絲材提供脈沖電流，提高加工材料的塑性；電機傳動裝置用于帶動所述圓形轉盤以設定的速度旋轉。本發明采用雙拉拔模芯，能夠消除絲材與加電單元之間的空氣間隙，進而從根源上杜絕打火現象。

技術領域

本發明屬于材料塑性成形領域，更具體地，涉及一種電輔助拉拔成形裝置。

背景技術

冷拔技術是目前生產各類金屬絲材的主要途徑，但其有一定的局限性，冷拔絲材的表面質量和材料性能難以得到保證，絲材表面極易出現劃痕缺陷，殘余應力和彈性回復較大，且冷拔一般需設置退火工序，流程復雜。對于強度高塑性差的金屬材料如鈦合金、鋯合金等，在采用傳統冷拔技術制備長徑比過大、橫截面均勻的絲材時，極易出現斷裂和扭曲，影響絲材成品質量等；還有一類先進的金屬材料如塊體非晶態合金和高熵合金，具有高機械強度、高彈性模量、良好的耐腐蝕性以及優異的電磁性能等優點，但由于室溫脆性，無法通過冷拔工藝加工成絲材。

電輔助拉拔工藝是目前解決塑性差、難變形的金屬絲材加工難題的一種重要途徑，在金屬拔絲的過程中引入脈沖電流，利用電塑性效應降低材料的變形抗力，提高延展性，從而實現了絲材的生產，變形的同時減少了材料變形后的殘余應力，改善絲材產品的機械性能，提高拉拔工藝的生產質量和效率。

雖然從理論上而言，電輔助拔絲工藝可用于加工此類難變形的材料和難成形的結構，但電輔助拔絲過程涉及物理場繁多、具體實施較難、裝置不易研制，目前已有的電輔助拔絲裝置存在的主要問題有：

(1)電輔助拔絲過程中對需要進行拉拔的金屬絲材通以峰值電流密度較大的脈沖電流，加電單元與絲材之間的接觸不緊密形成空氣間隙，脈沖電流分布不均勻形成的電勢差會擊穿空氣間隙從而引起打火現象，灼燒絲材、破壞微觀結構、導致絲材頻繁斷裂。專利CN 200961143Y中高能脈沖電源的兩輸出端分別連接兩導電夾具，導電夾具包括上下電極壓塊，通過上下電極壓塊將高能脈沖電流導入到金屬線材中，極易引起打火現象。專利CN102489533 A提出一種MgB2的電塑性拉拔裝置及拉拔方法，其中電源的正、負極接線元件是由多對滾輪構成的多點接觸的滾觸式電極，盡管采用了多個滾輪增大線材與電極的接觸面積，但仍然是點接觸的形式，接觸面積很小，導致脈沖電流在接觸面上分布不均勻；并且滾動式的接觸方式容易因絲材的表面不規整而導致接觸不良，仍然極易引起打火。

(2)由于不同的金屬材料具有不同的特性，采用電塑性變形工藝和裝置也各不相同，現有已報道的電輔助拉拔裝置應用范圍有限。專利CN 102489533 A提出的電塑性拉拔裝置中電源正、負極接線元件的波浪形通道也僅適用于塑性好且容易彎折的絲材，不適于硬度大塑性差的非晶合金等；并且電源正、負極接線元件的距離較遠，不適用于基態絲材或初始棒材很短的金屬材料，且非做功的能耗較大。

(3)現有的多數電輔助拔絲裝置中拉拔模盒部分不具備入口錐和出口錐，不利于潤滑劑的導入，使得絲材拉拔困難，影響絲材的表面質量和性能；加電單元與絲材間的摩擦會導致兩者之間的磨損，過大的拉拔力甚至會導致加電單元的損壞脫落，影響絲材的拉拔進程。這不符合實際生產要求。

上述問題限制了電輔助拉拔工藝的工業應用范圍。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供了一種電輔助拉拔成形裝置，旨在解決現有電輔助拉拔技術中絲材和加電單元間的打火現象嚴重、正極加電單元和負極加電單元間距較遠、僅適用于拉拔基態絲材或初始棒材較長的絲材、不符合常規的生產要求的問題，本發明可以實現各種高強度、難變形的金屬絲材線徑可控、性能質量優良、連續性的生產。